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연재 기사

으라차차! 내 몸으로 만드는 에너지

어린이과학동아 2008.08.15 16호

지금은 에너지 위기 시대! 지구의 에너지는 한정되어 있고 우리의 에너지 씀씀이는 점점 늘어나고만 있어. 최근에는 우리가 주로 에너지를 얻는 석유의 가격이 하늘 높은 줄 모르고 치솟고 있어 우리를 불안에 떨게 하지.
하지만 이를 이겨 낼 방도가 있단다. 그건 바로… 몸으로 때우는 것! 지금 농담하냐고? 농담이 아니야. 정 못 믿겠다면 직접 보여 주는 수밖에. 사람의 힘으로 얼마나 많은 일을 할 수 있는지 보라고~!


[소제시작]석유 없이도 잘만 간다! [소제끝]

자동차나 비행기가 석유 한 방울 쓰지 않고 사람의 힘으로만 움직인다면 어떨까? 믿기 힘들겠지만 지금도 인간 동력만으로 움직이는 자동차나 비행기가 개발되고 있어. 이 때 가장 중요한 것은 가볍게 만드는 것. 최근에는 가볍고 튼튼한 첨단 소재가 등장해 인력자동차나 인력비행기를 만드는 데 많은 도움이 되고 있어. 아직 널리 쓰이고 있지는 않지만 앞으로는 인력 교통수단이 각광을 받게 될 거야. 운동도 하고 에너지도 아끼니 이거야 말로 꿩 먹고 알 먹고란다.

사람의 힘으로 하늘을 난다
인력비행기는 페달을 밟는 힘으로 프로펠러를 돌려 하늘을 난다. 인력비행기를 만드는 데는 크게 두 가지가 중요하다. 우선 속도가 느리기 때문에 양력을 많이 받기 위해 날개를 길게 만들어야 한다. 공기의 저항을 줄이기 위해 조종석을 유선형으로 만드는 것도 필수.

그리고 적은 힘으로도 날 수 있도록 몸체를 가능한 가볍게 만들어야 한다. 보통 비행기를 만드는 재료인 알루미늄 합금은 무거워서 인력비행기에는 쓸 수 없다. 대신 탄소섬유 강화 플라스틱 등의 신소재로 골격을 만들고 0.5㎜ 정도 두께의 강화 폴리에스테르 필름으로 외부를 둘러싼다.

무공해 웰빙 자동차
사람의 힘으로 움직이는 인력자동차는 다른 말로 ‘벨로모빌’이라고 한다. 페달과 체인을 이용해 동력을 전달하기 때문에 자전거와 원리가 비슷하다. 하지만 운전자가 의자에 편히 앉을 수 있고 자동차와 같이 덮개가 있어 운전자를 보호해 준다.

최근 발표된 인력자동차 GO ONE 3(사진)은 다리 힘만으로 시속 50㎞까지 낼 수 있다. 유리섬유와 탄소섬유 등의 가벼운 재료로 만든 유선형 몸체는 무게가 27㎏밖에 나가지 않아 적은 힘으로도 빠른 속도를 낼 수 있다.

내 몸은 걸어다니는 발전기
운송수단뿐만이 아니야. 미래에는 우리 몸을 이용해 수시로 전기를 만들게 될 거야. 걸을 때도, 신나게 춤을 출 때도, 열심히 운동을 할 때도 우리는 전기를 만들 수 있단다. 사람이 걸어다니는 발전기인 셈이지. 이렇게 일상생활 속에서 우리 몸이 쓰는 에너지를 조금씩 모아서 활용하는 것을 ‘에너지 하베스팅’이라고 해. 공해를 일으키지 않는 훌륭한 재생 에너지인 셈이지. 앞으로는 이렇게 모은 전기로 휴대전화나 MP3플레이어 등의 휴대용 기기를 충전할 수 있게 될 거야.

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[소제시작]내 몸은 살아 있는 배터리[소제끝]

이렇게 다양한 방법으로 사람의 활동을 전기로 바꿀 수 있다는 게 정말 신기하지? 하지만 아직 놀라긴 일러. 가만히 있어도 인체에서 전기를 만들 수 있는 방법이 있거든.

첫 번째는 바로 혈액을 이용해 전기를 얻는 방법이야. 혈액 속에 있는 포도당은 산소와 결합해서 우리에게 필요한 에너지를 만들어 내는데, 이 때 포도당에서 전자가 나오게 돼. 전기는 전자의 흐름이므로 이 전자를 이용해서 전기를 만드는 거야. 하지만 이 때 나오는 전기의 양이 많지 않기 때문에 *촉매를 이용해 포도당에서 나오는 전자의 수를 늘려야 한단다. 이론적으로 사람이 먹는 음식을 모두 전기로 바꾸면 약 100와트의 전력을 만들 수 있다고 해. 전구 하나를 켤 수 있는 정도지.

또 혈액이나 근육의 움직임으로 전기를 만드는 방법도 있어. 압전체가 들어 있는 나노발전기를 몸 속에 넣으면 혈액이나 근육이 움직이면서 가하는 압력으로 전기를 만들 수 있거든.

마지막으로 체온을 이용해 전기를 만드는 방법이 있어. 어떤 반도체는 온도에 변화가 생기면 전기가 흐르는 성질이 있어. 그리고 사람은 가만히 있어도 36.5℃의 열을 내기 때문에 우리 피부는 외부와 온도 차이가 나게 돼. 따라서 이런 성질이 있는 반도체를 피부에 붙이면 전기를 만들 수 있지.

현재 과학자들은 이렇게 우리 몸의 성질을 이용해 만드는 전기로 몸 속에 넣는 조그만 의료 기기를 작동시키는 연구를 하고 있어. 기술이 발달하면 앞으로는 휴대전화 등을 충전할 수 있을지도 모른단다.

*촉매 : 화학 반응의 속도를 빠르게 해 주는 물질.

체온으로 가는 시계
일본에서 만든 이 손목시계는 사람의 체온으로 전기를 만들어 사용한다. 하지만 아직 부피가 크고 값이 비싸다는 단점이 있어 널리 퍼지지는 못했다.




배터리를 갈 필요가 없어요~
심장에 이상이 있어 심장박동을 조절해 주는 페이스메이커(사진 속 원)를 몸 속에 지니고 다니는 사람은 몇 년에 한 번씩 배터리를 갈기 위해 수술을 해야 한다. 하지만 인체에서 전기를 만들어 쓸 수 있는 기술을 이용하면 수술을 받아야 하는 불편을 덜 수 있을 것이다.

인간 동력으로 무거운 것도 번쩍!


우리 몸으로도 에너지를 만들 수 있다니 새삼 인간의 힘이 대단하게 느껴져. 하지만 역시 사람의 힘에는 한계가 있어. 무거운 짐을 들거나 나를 때는 어쩔 수 없이 기계의 힘을 빌려야 해. 이 때 동력복, 혹은 파워수트라는 장비를 사용하면 평소보다 훨씬 큰 힘을 낼 수 있어. 군대나 공사현장 등 큰 힘을 필요로 하는 곳에서 쓰이거나 몸을 움직이는 게 힘든 장애인이나 노약자가 편히 활동할 수 있도록 도울 수 있지. 미래에는 에너지를 많이 소모하는 기계 대신 이렇게 사람의 힘을 최대한 활용할 수 있는 장치를 많이 쓰게 될 거야.

인간 동력이 엔진이나 모터의 힘을 따라잡기 힘든 건 사실이야. 하지만 잘만 사용하면 방금 우리가 본 미래의 모습처럼 에너지 고갈과 환경 문제에 대처하는 좋은 방법이 될 수 있어. 그래서 과학자들도 인간 동력에 많은 관심을 가지고 효율을 높이기 위한 연구를 하고 있단다. 에너지 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다니 우리 몸이 더욱 소중하게 느껴지지 않니?

댓글2

  • gin0523 2008-08-29 13:50

    0 0

    정말 신기하네요. 앞으로 이런 발명품들이 계속 발명되어 자원을 아끼게 될 수 있으면 정말 좋겠네요.

  • wkrdmsdktl 2008-08-15 17:49

    0 0

    석유,석탄등의 에너지만 있는 줄 알고 우리 지구의 미래를 걱정했었는데... 우리 생활과 몸속에서 에너지를 만들어낼 수 있다는 것이 정말 신기하고 기뻐요 ^^ 아직까지는 보편화되지 않았지만 미래엔 저런 천연 에너지들이 많이 생겨나겠죠~?

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